基于 BIM 技术的工业厂房工程建设研究——以江西省某工业厂房项目为例

周童祯（江西铜业建设监理咨询有限公司， 江西 南昌 330069）

0 引 言

工业厂房工程是以实现工业生产为目标的建设项目，其建成的衡量标准在于能否达到正常生产的要求。一般来说，工业厂房具有楼层高、跨度大、单体体积大、专业类别多等特点，在建设管理上难度大、专业性强、专业穿插施工多，因此对建设管理的要求也高于常见的民用建筑。

传统的工程建设管理投入的人力物力的量大且效率低下。随着社会的发展，建设项目体量越来越大、要求越来越复杂，单纯依靠人力物力的建设管理已难以应对，尤其是设计阶段与施工阶段脱节的矛盾尤为突出，而 BIM 应用技术的日趋成熟，为这类问题的解决提供了一种可能。

BIM 技术作为工程建设全过程管理系统的一个组成部分，能够较好地将项目各个阶段协同串联在一起，尤其对工程建设管理中的四大目标，即对进度控制、质量控制、投资控制和安全管理之间关系的处理起到了重要作用。为此，笔者借用江西省某工业厂房项目的案例分析，对 BIM 技术在工业厂房工程建设的应用效果作进一步探究。

1 工程概况

该工业厂房项目总投资为 83 180 万元，总建筑面积 29 609.26 m2，包含生产设施、生产水池、循环水池、室外工程等。其中，生产设施内的生产厂房是本项目的主要内容。生产厂房共 3 层，其中第一层、第二层层高为 6 m，第三层层高为 5.5 m；结构最大跨度为 27 m；单层建筑面积最大约 1.1 万 m2。项目涉及专业包括结构、建筑、暖通、给排水、电气、机械、管道、仪表、消防等，项目总工期为 427 天，质量要求为合格。

建设单位对项目的进度要求较高，工期紧迫且施工内容复杂，因而在项目设计阶段就引入了 BIM 技术，用于施工阶段和运行生产阶段的管理。该项目 BIM 技术采用的是“广联达”全过程 BIM 5D 管理系统软件，可在电脑端和手机端协同配合使用。

2 工程建模与碰撞

2.1 三维建模

项目设计阶段主要运用了 BIM 建模功能，在项目各专业设计内容完成后同步进行相应的专业 BIM 建模。该 BIM 系统具有的三维建模功能同时结合了 Revit、Magi CAD、广联达图形建模等软件，将图纸上的二维图纸转变成三维立体模型；将其呈现出建成后的效果，供业主判断是否达到其所需求的效果。此外，该 BIM 系统三维模型还具有三维可视化功能，可以以第一视角进入提前拟建的工程模型内，直观地看到设备、管道的布置及走向。

2.2 模型碰撞

工业厂房项目因涉及专业多，在设计阶段各专业设计时往往会忽略兼顾其他专业的技术要求。当发现这些不同专业设计的匹配性问题时，常常是结构或建筑专业已经施工完成，因而限制了解决这一问题方案的制定，造成时间和资源的浪费。应用 BIM 技术三维建模功能，将设计阶段完成的设计图纸按照专业类别在 BIM 中生成三维建筑模型，并在 BIM 中将各专业所建模型进行合并，就能直观地反映出各专业设计的匹配性问题，如高耸的机械搅拌桶高度超出楼层结构板、桥架与管道在某处相互碰撞、管道在走向上存在结构梁阻挡、穿墙穿楼板管线遗漏预留洞口等。此时，在 BIM 系统中使用“碰撞”功能，可自动识别楼层、部位、构件之间的碰撞关系，设计单位即可根据碰撞结果对问题进行分析，通过修改图纸加以解决，避免了在施工阶段再来解决这一问题。

在实践中，该项目在设计阶段就应用 BIM 创建了三维模型，并运用机电深化软件集合土建模型整合，完成碰撞检查。在全专业整合碰撞中，共检查出 2 736 个碰撞点。经过设计优化调整，重新整合碰撞后，碰撞点减少为 652 个。设计单位根据输出的碰撞报告提出建议方案，及时调整或修改设计图纸。此项预计能节省投资 60 多万元。

3 工程进度控制

3.1 计划进度

工程开工前，该厂房项目组根据施工总工期 427 天的合同要求，编制了工程施工总进度计划，应用 BIM 系统绘制了工程施工进度计划网络图并找出了关键线路。BIM 系统能够依据绘制的施工进度计划网络图，结合三维建筑模型模拟项目施工过程。

3.2 实际进度

在工程施工过程中，收集现场施工实际进度信息汇入 BIM 系统内。如某号桩、承台的浇筑时间和拆模时间、基础分部验收时间等，通过现场收集到的实际施工进度信息，即刻形成实际进度图。未在施工现场的人员也可通过 BIM 来了解现场实际进度状态。

3.3 进度分析和纠偏

通过对比和分析 BIM 管理系统上的计划进度图和实际进度图，能直观地判断进度是否滞后或超前。BIM 系统进度控制的报警功能提示进度滞后或超前的部位和时间，为进度的调整或纠偏提供了可靠依据，避免了以往工程建设管理中各种烦琐零乱的数据分析和不够直观的缺点。对于进度滞后部位，根据该部位的具体类别采取针对性的措施，如：承台模板安装滞后且为关键工作，可采取增加模板施工人员或增加作业时间；水池防腐施工为非关键工作，虽滞后但未超过其总时差，可不采取措施；等等。

4 工程质量控制

4.1 构件跟踪

BIM 系统具有构件信息跟踪功能。在 BIM 系统质量控制功能中，可根据已建成的三维模型，查看构件的名称、编号、尺寸信息、标高等；在构件施工完毕后，可将构件的实测实量信息输入到与 BIM 系统对应的构件信息中，并可形成构件信息二维码，使每个构件有了自己的“身份证”。

对于项目管理单位和监理单位而言， BIM 系统的应用更有利于对现场施工质量的监管。现场构件信息在 BIM 系统中集成后，在施工现场能够及时发现现场构件存在的问题，减少了查阅图纸图集和规范等步骤。对于发现的质量问题及隐患，可通过 BIM 系统发送至指定责任人员，明确整改要求并设定整改期限，从而大大缩短了质量管理的流程。对于已处理完毕的质量问题，会形成闭环记录；对于未处理完毕的质量问题，将维持未闭环状态，并持续在 BIM 管理平台中显示。

4.2 后期运营维护

BIM 模型中所有单个构件都可生成二维码。扫描张贴在构件上的二维码，可查看构件的详细信息，项目完工后还可将二维码打印张贴在对应的设备和管道上。在项目建成后进入运营维护阶段，BIM 系统依然能够发挥重要作用。例如，厂房项目在运营维护阶段的小范围工艺改造，即可基于 BIM 模型进行修改，无需重复翻阅竣工图纸或相关资料；在实施管道更换时，可根据 BIM 模型查找原管道的规格、型号、厂家等信息，并可根据模型计算出。

5 工程造价控制

BIM 系统集成了造价管理和监控功能。在造价管理模块中，项目的概算值、合同价、结算价，以及施工过程中合同外的设计变更、签证等费用，都可使用此功能进行动态跟踪管理和监控。在系统中设定项目已确定的投资概算、合同价等信息，在工程实施过程中根据工程进度实际发生的造价信息不断汇入系统中，即形成实际对应的造价信息。此外，BIM 系统还能将造价信息分门别类并加以管理，包括查看每月审批的进度款数额及累计的进度款数额、查看每月支付的签证费用及累计签证费用等，实现了造价控制的精细化和系统化。

在造价控制功能中，及时更新造价信息是实行造价控制的关键。一般来说，项目实施都在 1 年以上，在此期间会不间断地发生各项费用，及时更新费用造价能够及时发现费用超支问题。

6 安全管理

6.1 事前管理

BIM 系统中的事前管理可设置安全风险控制点，作为实施过程中重点把控的风险点。各参建方在项目施工前应对项目的安全风险进行分析判断，确定安全管理的重点部位工序，列出本项目的风险源，制定风险等级评估表，并按风险等级标记在安全管理模块中。例如，本项目的模板支撑体系高度超过 8 m、跨度超过 18 m，属于超过一定规模的危险性较大的分部分项工程，应设置为安全管理的控制点，具体可以是巡视要求和巡视频次；还应根据要求指定人员，将巡视情况在 BIM 控制点内进行反馈。

6.2 事中管理

在项目实施阶段，事中发现安全管理问题是重点，将现场管理与 BIM 系统相结合，可以达到管理目的。应用 BIM 系统指出安全问题，是施工管理的关键。当建设单位管理人员或现场监理人员在现场发现安全问题或安全隐患时，可在 BIM 系统中发布安全问题隐患警示，向施工单位告知问题的内容、部位、整改期限、整改责任人等。施工单位责任人从 BIM 系统中收到信息，并针对问题进行整改，整改完毕后将相关资料发送给 BIM 系统中提出安全问题的人员进行确认。

6.3 事后评价管理

利用 BIM 管理系统实施安全管理，其成效取决于事后安全管理评价。事后安全管理评价涵盖两个指标，即问题台账和评优统计：问题台账是指施工管理过程中对安全问题的统计；评优统计是指对施工安全管理的规范符合性统计。通常，对这两个指标的考核必须结合现场的月度安全检查、重点部位安全巡查和日常安全巡查。

7 合同和资料管理

7.1 合同管理

BIM 管理系统不仅能够解决项目施工现场遇到的问题，而且还能帮助建设单位处理在大型复杂项目中所面临的合同管理问题。建设单位可以应用 BIM 系统，对签订的各项费用合同按总投资构成的各项费用类别进行归类，再根据合同的具体内容及相关规定划分至各类别中。BIM 系统的合同管理模块，能够显示签约方名称、合同签订时间、内容和范围、合同类型、合同实施状态、合同金额、合同完成金额等信息，使合同管理规范标准、清晰明了。

7.2 资料管理

在项目实施过程中，各参建方形成了体量巨大的文件资料，并借助 BIM 系统的资料管理模块对项目资料进行处理，包括上传、编辑、下载、存储等。在资料管理模块中，系统管理员可根据需要设定使用账号并赋予账号角色，如建设单位、设计单位、施工单位、监理单位等；对不同角色赋予不同的管理权限，以满足各方需求。

8 结 语

在本项目中，BIM 技术解决了大型复杂工业厂房项目普遍存在的问题，包括不能在事前发现专业碰撞问题等，为类似项目问题的解决提供了参考与借鉴。同时，运用 BIM 手机端 App 和 BIM 电脑端进行协同配合管理。现场管理人员安装了 BIM 手机端 App 后，可查看工程图纸、构件信息、施工图片等，并可在手机端进行日常工作处理，如上报现场施工进度信息、报告现场施工质量问题、提示安全文明施工隐患等。此外，不同参建单位可根据自身权限处理 BIM 管理系统中提示的现场问题，这无疑提高了现场管理效率。

近几年来，BIM 管理系统的成功应用充分表明，BIM 技术将改变未来工程建设的管理模式，并且形成一种新的发展趋势，其在工程建设中发挥的作用和创造的效益也逐步得到体现。在今后的工程建设管理中，BIM 技术的功能模块将更加多样化，其应用范围也将更加广泛。